CN111497144A - 一种智能鞋垫模具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能鞋垫模具及加工方法，具有能够快速数据转化、快速生产定制、形状功能特殊的鞋垫的优势，包括相互铰接扣合的两面板体，所述板体的两合模面上分别设有上型腔、下型腔，所述上型腔所在板体包括若干游码，游码以上型腔所在板体为基准，作垂直于板体的滑移运动，游码之间相互独立，游码伸入上型腔的端面所组成曲面即为待生产产品曲面。每个游码可升降运动，控制游码升降运动的部件为丝杆，工作时，机械手臂可迅速定位丝杆的位置，并短时握持丝杆上的螺母，进行旋转。手臂可在各个丝杆之间自由切换位置，且旋转角度精确计算控制。每个游码的升降位移一旦被机械手臂旋转调整好以后，即有丝杆架固定好位置。

Description

一种智能鞋垫模具及加工方法

技术领域

本发明涉及一种智能鞋垫模具及加工方法，属于智能可控模具领域。

背景技术

传统的鞋垫模具由上下两片金属模板组成，在金属板中间设计好鞋垫形状和尺寸的凹槽，并刻上防滑底纹，另外一侧模具上设计成凸出的曲面，将融化的高分子注塑到凹槽中，压合两块金属板，待高分子固化后，取出鞋垫，即为所需的鞋垫。

如专利号为CN109228039A所公开的鞋垫模具所采用的就是上述制造原理，此种方法可快速加工成大众化的鞋垫，模具一旦制成，鞋垫的曲面即不可更改，可批量生产某一码数的鞋垫；但是针对定制化的鞋垫，或者生产不同曲面的鞋垫，或生产具有矫形功能的鞋垫，该类模具达不到要求，难以生产非标鞋垫。

如专利号CN209008035U通过上下模具配置成形针可一定程度上控制鞋垫的曲面，但是没有实时调节鞋垫的曲面功能，没有与计算机连接或根据人体脚型的数据实时调整形成可以矫形的鞋垫曲面。而其他的公开鞋垫模具的设计方案(如CN106393508A，CN208826879U等)都不具备智能性，不能实时订制化生产个性鞋垫、功能鞋垫或矫形鞋垫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能鞋垫模具，具有能够快速数据转化、快速生产定制、形状功能特殊的鞋垫(如运动鞋垫或矫形鞋垫)，技术方案包括相互铰接扣合的两面板体，所述板体的两合模面上分别设有上型腔、下型腔，所述上型腔所在板体包括若干游码，游码以上型腔所在板体为基准，作垂直于板体的滑移运动，游码之间相互独立，游码伸入上型腔的端面所组成曲面即为待生产产品曲面。

进一步地，所述游码背离上型腔的一端设有丝杆件，丝杆件背离游码的一端设有用于固定丝杆件的丝杆架，丝杆件贯穿丝杆架设置。

进一步地，所述丝杆件与游码之间的相对位置保持不变。

进一步地，所述丝杆件穿过丝杆架的一端连接有内螺纹紧固件。

进一步地，所述游码面向下型腔的端面处设有柔性金属面料，柔性金属面料覆盖于所有游码端面。

作为可替换的实施方式，所述丝杆件与游码之间球接。

进一步地，每一个游码对应一根丝杆件，丝杆件垂直于游码端面设置，丝杆件贯穿丝杆架上的螺孔。

本发明的另一目的是提供一种智能鞋垫加工方法，包括如下步骤：扫描脚底数据，收集脚底压力分布测试数据；计算分析每一块游码的推动位移；机械手收到每块游码的转动指令；机械手带动丝杆件转动，转动至预期位置，固定游码；闭合模具，向型腔内注入弹性鞋垫材质配方物料；固化开模；将浇注成型的半成品打磨成型并测试矫正。

进一步地，机械手带动丝杆件转动包括如下两种情形：

若丝杆件一端设有内螺纹紧固件且另一端与游码固连，则采用机械手持握内螺纹紧固件，带动内螺纹紧固件转动，内螺纹紧固件的转动转化为丝杆件的直线运动，带动游码滑移；

若丝杆件一端没有内螺纹紧固件且另一端与游码之间球接，丝杆件贯穿丝杆架，且丝杆架同时被游码贯穿或与游码所在板体相连，此时采用机械手持握丝杆件，丝杆件转动，转化为游码的直线运动。

本发明具有如下有益效果：

1、每个游码可升降运动，控制游码升降运动的部件为丝杆，丝杆表面为螺纹，丝杆与游码的连接为半球套装，丝杆旋转时，游码不旋转，丝杆头在游码内部光滑旋转，丝杆的升降带动游码升降，游码的截面尺寸可根据鞋底的尺寸设计制备的大小，同时也根据曲面的要求来设计大小。游码伸入上型腔的端面所组成曲面形成待生产产品曲面。游码的材质可为陶瓷、铝合金、钢片等，但宜选择热膨胀系数小的材质；丝杆、丝杆架、螺母和机械手臂等材质通常选择金属材料。

工作时，机械手臂可迅速定位丝杆的位置，并短时握持丝杆上的螺母，进行旋转。手臂可在各个丝杆之间自由切换位置，且旋转角度精确计算控制。机械手臂的运动由后台程序设计控制，后台的程序根据定制化的需求，设计并计算每个游码的曲率高度和升降位移。每个游码的升降位移一旦被机械手臂旋转调整好以后，即有丝杆架固定好位置。

整个游码一侧的曲率高低由鞋垫的矫正要求设计，游码截面的大小决定了制备鞋垫曲面的粗糙度，游码数量越多则曲面的过度则约光滑。在制备鞋垫时，可在游码的一侧铺设一层极柔性的金属面料，可一定程度上消除游码高低不同造成的台阶感。

该智能可控曲面鞋垫模具，可用于所有常规鞋垫材料的制备，包括聚氨酯、EVA等弹性高分子材料，曲面形状的控制可由3D扫描人体脚型来设计和计算制备脚底曲面的鞋垫。

由于人体脚底是曲面形状，个体之间的形状不同，发力方式也不相同，故每个人的足底压力数据各不相同。通过采集用户的足底压力数据，设计出适合足底外形和发力方式的鞋垫可有效减少运动疲劳和运动损伤，而对于某些需要矫正的病理性非正常步态，通过调节鞋垫的贴合脚底曲面可改善足底压力分布情况，代替传统均一化鞋垫生产工艺，并且克服了目前矫正鞋垫定制化生产的产能和成本问题。

附图说明

图1为一种智能可控曲面的鞋垫模具的合模示意图。

图2为游码拼接示意图。

图3为游码丝杆螺母升降控制示意图。

图4为金属游码拼接成鞋垫形状产生曲面的示意图；

图5为加工方法流程图。

图中，1、铰链；2、板体；3、游码区；4、下型腔；5、上型腔；6、曲面；7、游码；8、丝杆件；9、丝杆架；10、机械手；11、螺母。

具体实施方式

实施例1：

一种智能鞋垫模具，模具主体为相互铰接扣合的上下两面板体2，铰接位置位于矩形板体2的长边处，铰接结构采用铰链1；板体2由金属材质制成，本实施例中板体2为硬质合金；每页板厚的取值范围4.5-5.5cm，本实施例中，取中间值5cm。

在模具主体的中心，设置42码尺寸大小的男式鞋垫状凹陷，即为模具主体的型腔。令：用于成型鞋垫靠近地面一侧的型腔为下型腔4，下型腔4所在的模具主体为下模板，下型腔4的型腔面为形状固定不变的面；令另一个板体2为上模板，上模板用于成型鞋垫靠近脚掌的一侧。上模板背离下模板的一侧设有游码区3，游码区3包括贯穿上模板的游码7、与游码7相连的丝杆件8。

下型腔4深度1～1.5cm，本实施例中取节点值1.25cm。下型腔4的凹面设置花纹，使得生成的鞋垫底面具有花纹，生成鞋垫具有防滑功能。上模板由可以升降活动的游码7组成，以42码的男士鞋垫为例，设置50～100个游码7，如图2和3所示，游码7是一种截面积较小、在有限的空间内可以沿某一侧面方向运动的长方体码块，本实施例中游码7截面为正方形，紧挨并联组成鞋垫贴脚一侧的空间，按照图1和3中的方位，本实施例中，游码7设位置若干相互独立的立方体，游码7运动状态为上下往复移动。各个独立的游码7紧密相连，每个游码7对应配有一根丝杆，丝杆一端与游码7端面固定相连，另一端穿过丝杆架9后连接有内螺纹紧固件，本实施例中，内螺纹紧固件可采用螺套、螺母11。游码7的相对位置由丝杆件8控制，丝杆件8带动游码7形成各个游码7之间存在竖直高度差的状态。游码7沿丝杆件8轴向运动的位移可调，运动位移范围在0.5～1.5cm。

游码7截面为正方形或长方形，截面积在0.5cm2～1cm2左右，游码7之间缝隙极小，鞋垫高分子高弹态渗透不入相邻游码7之间的缝隙。为了在缝隙很小的前提下减小游码7之间的摩擦阻力，在游码7之间有润滑油。连接游码7的丝杆件8为圆柱状，材质为不锈钢，表面刻有螺纹，直径面积为游码7面积的一半，丝杆件8背离游码7的一端上套有螺母11，螺母11外缘形状应当易于机械手10抓取和旋转，配合机械手10形状设计。本实施例中，采用六角螺母。

为了提高工作效率，通常认为机械手10在持握并转动游码7丝杆件8时所用时间越短越好，也就是单位时间内带动螺母11转动的圈数越多越好，游码7升降速度越快，调整效率越高。机械手10与螺母11是相互独立的，一个机械手10可以调整方向，在各个螺母11之间转移，当完成一个螺母11旋转任务后，会立刻转移到相邻的螺母11上进行位移控制，此时机械手10在各个螺母11或丝杆件8时间转移时间越短，则完成整体游码7升降的效率越高。所以，机械手10控制的螺母11旋转越快，在螺母11之间转移越快，则整体游码7曲面6的调整效率就越高。螺母11大小根据丝杆之间的距离而定，保证机械手10能抓住螺母11并旋转螺母11。

上模板的状态根据鞋垫的曲面6高度要求进行调整，调整过程即为升降各个游码7。在压制鞋垫塑材时，先调整游码7的位置；由于游码7自身具有一定自重且垂直于上模板，因此在调节游码7的位移的时候，把游码7所处的盖板竖直放置，这样游码7的移动方向就是水平面内移动，水平移动能够减小丝杆件8的扭力、游码7自重对游码7相对位置的影响。本实施例中的游码7用轻质的铝合金块体组成，铝合金块体设置为空心结构能够进一步减小自重。

机械手10抓取螺母11旋转时，丝杆件8为水平状态，位于丝杆件8端部的螺母11的水平位置定位不变。当机械手10调节完成后，机械手10调节的丝杆件8所连接的丝杆架9牢固持握住丝杆件8；一个丝杆架9能够持握多个丝杆件8；此时丝杆件8的上下位置固定不变。所有的丝杆件8都被丝杆架9限位后，所有的游码7背离丝杆件8的一端就形成了一个曲面6，也就是在上模板上形成了用于成型鞋垫与脚掌接触面的曲面6空间。游码7横截面越小则形成的鞋垫曲面6越光滑，但仍在不同高低游码7之间形成一定的台阶感，本实施例中，在游码7与高分子材质接触的一侧铺设一层柔性好的金属面料，例如金属铅。鞋垫高分子材质在固化时，金属面料的连续性能够一定程度上消除游码7高低不同造成的台阶感。等所有游码7的位置调整好后，利用丝杆架9将所有丝杆固定卡死，固定卡死的方式可采用螺纹锁紧或斜面锁紧。由于丝杆架9锁紧丝杆件8的方式为公知技术，本实施例中不再对具体锁紧结构赘述。丝杆件8被锁紧后，游码7的位置不再移动，此时再将上模板转为水平放置，此时游码7竖立起来，所有的游码7形成的面即为上模板的型腔面。使用时，即使在压缩高分子塑材成形时，游码7与上模板之间的相对位置也不再发生改变。

本发明开发的游码7可以视作一个整体，即用于成型鞋垫所用上模板的型腔面；调整游码7用以形成鞋垫曲面6的不同弧度，以有效地迎合脚底的曲面6。在鞋垫制备时，游码7被推出的位移越多，则在鞋垫的曲面6上形成的凹坑越大，反之，在盖板上推出的位移越小则在鞋垫表面形成的凸起就越高。

实施例2：

与实施例1的不同之处在于，本实施例中，丝杆件8端部没有螺母11，或直接将螺母11焊接固定在丝杆件8端部，两者之间不能相对转动，螺母11仅仅起到把手的作用。机械手10直接抓住丝杆件8或相当于把手的螺母11进行转动。舍弃螺母11直接转动丝杆件8的原因是，考虑到螺母11转动时，丝杆件8与螺母11之间有静摩擦力，丝杆会产生扭矩；扭矩的存在就使机械手10转动的圈数和丝杆实际带动游码7的圈数之间存在差值，也就影响了游码7移动的路径。因此，操作中应当尽量抵消扭矩。本实施例中，丝杆件8端部的外螺纹和螺母11的内螺纹之间可以通过加入润滑油或润滑脂实现，让丝杆外螺纹和螺母11内螺纹之间产生相对滑动。由于本实施例中，机械手10直接抓住丝杆件8进行转动，但游码7要求只能沿丝杆件8轴向滑移运动，因此丝杆件8与游码7之间球接设置，丝杆件8所穿过的丝杆架9与游码7抵触，使得游码7不会转动、丝杆架9不会窜动。丝杆架9可以套设在游码7上，也可以套设到板体2上。由于板体2面积大，因此本实施例中，丝杆架9套设在游码7上，例如丝杆架9的孔中也穿设有游码7，或在丝杆架9上设置固定框架，框架的轮廓能够正好容纳活码，使得活码与丝杆架9之间相互受到彼此的限位。当丝杆件8转动时，扭矩传递至丝杆架9处时，受到游码7和丝杆架9之间相对位置的影响，通过金属质丝杆架9的刚性抵消扭矩。

实施例3

一种智能鞋垫加工方法，加工流程如图5所示，包括如下步骤：

先扫描脚底数据，收集脚底压力分布测试数据，得到脚底曲面6参数；根据脚底曲面6各点参数，计算分析每一块游码7从初始位置到预期位置的推动位移；将每一块游码7对应的参数输出给机械手10及控制机械手10的电脑，机械手10收到每块游码7的转动指令；机械手10按照每个游码7的转动指令带动丝杆件8转动，转动至预期位置，固定游码7，覆上金属铅膜；

其中，机械手10带动丝杆件8转动包括如下两种情形：

若丝杆件8一端设有内螺纹紧固件且另一端与游码7固连，则采用机械手10持握内螺纹紧固件，即本实施例中的螺母11，带动内螺纹紧固件转动，内螺纹紧固件的转动转化为丝杆件8的直线运动，带动游码7滑移，调整游码7的伸出长度；

若丝杆件8一端没有内螺纹紧固件且另一端与游码7之间球接，即实施例2中的传动结构，则采用机械手10持握丝杆件8，且丝杆架9同时被游码7贯穿或与游码7所在板体2相连。丝杆件8贯穿丝杆架9上的螺孔并转动，丝杆件8的转动运动转化为游码7的直线运动。

机械手10带动丝杆件8转动至游码7预期位置后，上模板和下模板合模，向型腔内注入弹性鞋垫材质配方物料；等待物料固化开模、出料；将浇注成型的半成品打磨成型并测试矫正。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种智能鞋垫模具，包括相互铰接扣合的两面板体(2)，两面所述板体(2)的两合模面上分别设有上型腔(5)、下型腔(4)，其特征在于，包含若干游码(7)，游码(7)贯穿上型腔(5)所在板体(2)，部分内置于上型腔(5)，且在板体(2)上作垂直于板体(2)的滑移运动；所述游码(7)之间相互独立。

2.根据权利要求1所述的智能鞋垫模具，其特征在于，所述游码(7)背离上型腔(5)的一端设有丝杆件(8)，丝杆件(8)背离游码(7)的一端设有用于固定丝杆件(8)的丝杆架(9)，丝杆件(8)贯穿丝杆架(9)设置。

3.根据权利要求2所述的智能鞋垫模具，其特征在于，所述丝杆件(8)与游码(7)之间的相对位置保持不变。

4.根据权利要求2或3所述的智能鞋垫模具，其特征在于，所述丝杆件(8)背离游码(7)的一端连接有内螺纹紧固件。

5.根据权利要求2所述的智能鞋垫模具，其特征在于，所述丝杆件(8)与游码(7)之间球接。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的智能鞋垫模具，其特征在于，每一个游码(7)对应一根丝杆件(8)，丝杆件(8)垂直于游码(7)端面设置。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的智能鞋垫模具，其特征在于，所述游码(7)面向下型腔(4)的端面处设有柔性金属面料，柔性金属面料覆盖于所有游码(7)端面。

8.一种智能鞋垫加工方法，其特征在于，包括如下步骤：扫描脚底数据，收集脚底压力分布测试数据；计算分析每一块游码(7)的推动位移；机械手(10)收到每块游码(7)的转动指令；机械手(10)带动丝杆件(8)转动，转动至预期位置，固定游码(7)；闭合模具，向型腔内注入弹性鞋垫材质配方物料；固化开模；将浇注成型的半成品打磨成型并测试矫正。

9.根据权利要求8所述的一种智能鞋垫加工方法，其特征在于，机械手(10)带动丝杆件(8)转动包括如下两种情形：

若丝杆件(8)一端设有内螺纹紧固件且另一端与游码(7)固连，则采用机械手(10)持握内螺纹紧固件，带动内螺纹紧固件转动，内螺纹紧固件的转动转化为丝杆件(8)的直线运动，带动游码(7)滑移；

若丝杆件(8)一端没有内螺纹紧固件且另一端与游码(7)之间球接，则采用机械手(10)持握丝杆件(8)，丝杆件(8)转动，转化为游码(7)的直线运动。

10.根据权利要求9所述的一种智能鞋垫加工方法，其特征在于，当丝杆件(8)一端没有内螺纹紧固件且另一端与游码(7)之间球接时，丝杆件(8)贯穿丝杆架(9)上的螺孔，且丝杆架(9)同时被游码(7)贯穿或与游码(7)所在板体(2)相接。

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